يقوم الباحثون ببناء روبوت من عدة أجهزة صغيرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا قاموا ببناء روبوت يتكون بالكامل من روبوتات أصغر تُعرف باسم "العناصر الذكية". تتحدى تقنية الحركة الجديدة هذه الطريقة التقليدية لإنشاء روبوتات من المحركات والبطاريات والمشغلات وأجزاء الجسم والأرجل والعجلات. 

تم دعم البحث الجديد من قبل مكتب أبحاث الجيش والمؤسسة الوطنية للعلوم وباحثين من جامعة نورث وسترن. تم نشره في المجلة علوم الروبوتات. 

هذه الجسيمات النشطة الذكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكنها فقط أداء وظيفة خفقان ذراعيها. تتغير إمكانات هذه العناصر الذكية عندما يكون هناك خمسة منهم محصورين في دائرة. عندما يكونون معًا ، يشكلون نظامًا فيزيائيًا آليًا يسمى "الجسيمات الفائقة" عن طريق دفع بعضهم البعض. هذه الجسيمات الفائقة قادرة على التحرك بشكل مستقل. إذا تمت إضافة مستشعر صوت أو ضوء ، فيمكن التحكم فيه من خلال التحفيز. 

لا يزال هذا النظام الجديد في مهده ، لكن فكرة إنشاء روبوتات من تجميع الروبوتات الصغيرة معًا تنطوي على إمكانات هائلة. إنه يوفر قدرات جماعية ، ويمكن أن يؤدي إلى تحكم ميكانيكي على الروبوتات الصغيرة. يمكن أن يؤدي تجميع الروبوتات الأصغر حجمًا أيضًا إلى حركة جديدة.

دان جولدمان هو أستاذ دن فاميلي في كلية الفيزياء في معهد جورجيا للتكنولوجيا. 

قال: "هذه روبوتات بدائية للغاية، يهيمن على سلوكها الميكانيكا وقوانين الفيزياء. لا نسعى إلى تزويدها جميعًا بأنظمة تحكم واستشعار وحوسبة متطورة. مع صغر حجم الروبوتات، سيتعين علينا استخدام مبادئ الميكانيكا والفيزياء للتحكم فيها، لأنها لن تتمتع بمستوى الحوسبة والاستشعار اللازم للتحكم التقليدي".

بُني البحث على دراسة مواد البناء الأساسية التي تم سكبها في حاوية ذات جوانب قابلة للإزالة. قام نيك جرافيش ، طالب دكتوراه سابق وعضو هيئة التدريس بجامعة كاليفورنيا سان دييغو ، بإزالة جدران الحاوية لإنشاء هياكل يمكن أن تكون قائمة بذاتها. لقد أدرك أنه يمكن تجميع الأشياء الميكانيكية معًا لإنشاء هياكل يمكنها فعل أكثر بكثير من مكوناتها الفردية. 

قال غولدمان: "أصبح روبوتًا مصنوعًا من روبوتات بدائية أخرى هو الرؤية". "يمكنك أن تتخيل صنع روبوت تقوم فيه بتعديل معلماته الهندسية قليلاً وما يظهر هو سلوكيات جديدة نوعياً."

ابتكر ويل سافوي ، وهو باحث مساعد خريج ، جسيمات ذكية تعمل بالبطارية من طابعة ثلاثية الأبعاد. كان لديهم محركات وأجهزة استشعار بسيطة وبعض القوة الحاسوبية. بشكل فردي ، لا تستطيع الأجسام الذكية أن تفعل الكثير ، لكنها قادرة على تغيير الموقع والتفاعل مع بعضها البعض عند وضعها في حلقة. 

وفقًا لغولدمان ، "على الرغم من أنه لا يمكن لأي روبوت فردي أن يتحرك بمفرده ، إلا أن السحابة المكونة من عدة روبوتات يمكن أن تتحرك لأنها تدفع نفسها بعيدًا وتتقلص بينما تجمع نفسها معًا". "إذا وضعت حلقة حول سحابة الروبوتات الصغيرة ، فإنها تبدأ في ركل بعضها البعض والحلقة الأكبر - التي نسميها الجسيمات الفائقة - تتحرك بشكل عشوائي."

علم الباحثون أيضًا أنه يمكنهم التحكم في حركة الروبوتات باستخدام مستشعرات الصور. كانوا قادرين على منع الذراعين من الخفقان بشعاع من الضوء. 

أوضح غولدمان: "إذا قمت بزاوية المصباح بشكل صحيح ، يمكنك تسليط الضوء على الروبوت الذي تريد أن تكون غير نشط ، وهذا يجعل الحلقة تنحرف نحوه أو بعيدًا عنه ، على الرغم من عدم وجود روبوتات مبرمجة للتحرك نحو الضوء". "سمح ذلك بتوجيه المجموعة بطريقة عشوائية وبدائية للغاية."

ستساعد هذه التطورات الجديدة في إنشاء روبوتات سرب تتكون من عدة أجهزة أصغر. يمكن تعديلها بحيث تكون مفيدة في مجموعة متنوعة من المواقف والتطبيقات المختلفة. اهتم الجيش الأمريكي أيضًا بالمشروع الجديد لأنه يمكن أن يساعد في إنشاء روبوتات متغيرة الشكل يمكنها تغيير طرائقها ووظائفها.